Endotoxina e Lipopolissacarídeo

O lipopolissacarídeo (LPS), ou endotoxina, é a molécula dominante da camada externa da membrana externa bacteriana Gram-negativa. Ao contrário das exotoxinas secretadas, é um componente estrutural da célula que se torna biologicamente ativo quando as bactérias são lisadas: sua âncora lipídica A é um potente gatilho da imunidade inata e, em excesso, impulsiona a inflamação sistêmica da sepse Gram-negativa.

Definition

Lipopolissacarídeo é um glicolipídio da membrana externa Gram-negativa composto por um lipídio A de ancoragem à membrana, um oligossacarídeo central e um polissacarídeo O-antígeno variável; sua porção lipídica A é o princípio endotóxico que ativa a sinalização imune inata.

Scope

Este tópico abrange a arquitetura do LPS (lipídio A, oligossacarídeo central e O-antígeno), como sua porção lipídica A é detectada pelo sistema imunológico inato e por que a endotoxina causa inflamação sistêmica. É um tópico de referência em patogênese bacteriana e não aborda o manejo clínico da sepse.

Core questions

• Quais são as três regiões estruturais do LPS e o que cada uma contribui?
• Como o hospedeiro reconhece o lipídio A e através de qual via de sinalização?
• Por que a endotoxina produz inflamação sistêmica em vez de lesão localizada?

Key concepts

• Lipídio A (princípio endotóxico)
• Oligossacarídeo central
• O-antígeno
• Reconhecimento TLR4-MD2
• Ativação imune inata
• Endotoxina e sepse Gram-negativa

Mechanisms

O LPS possui três regiões: o lipídio A, um fosfolipídio à base de glicosamina que ancora a molécula e carrega sua atividade tóxica; um oligossacarídeo central; e o O-antígeno, um polissacarídeo repetitivo que varia entre as cepas e contribui para a diversidade sorológica. O hospedeiro detecta o lipídio A através do complexo Toll-like receptor 4 com MD-2, com a proteína de ligação a LPS e CD14 entregando o ligante; o engajamento desencadeia uma sinalização que induz citocinas pró-inflamatórias. Este reconhecimento é protetor em baixa exposição, mas, quando o LPS é abundante (como na infecção Gram-negativa disseminada), a mesma via impulsiona uma resposta inflamatória sistêmica excessiva associada ao choque séptico.

Clinical relevance

O reconhecimento da endotoxina pela imunidade inata explica por que a bacteremia Gram-negativa pode produzir inflamação sistêmica profunda, e a estrutura do LPS fundamenta a sorotipagem bacteriana. Esta entrada resume a biologia da endotoxina para referência e não é uma orientação para diagnosticar ou tratar a sepse.

History

O conceito de uma endotoxina termoestável distinta das exotoxinas secretadas remonta a Richard Pfeiffer na década de 1890. O século XX resolveu sua química como lipopolissacarídeo e localizou sua toxicidade no lipídio A, e a virada do século identificou o receptor Toll-like 4 como o sensor do hospedeiro para a endotoxina, trabalho reconhecido em estudos de sinalização imune inata.

Key figures

• Christian R. H. Raetz
• Bruce Beutler
• Ernst Th. Rietschel

Seminal works

• raetz-whitfield-2002
• beutler-rietschel-2003

Frequently asked questions

Por que o LPS é chamado de endotoxina e não de exotoxina?

Não é secretado, mas é uma parte estrutural integral da membrana externa Gram-negativa, liberado principalmente quando a bactéria é danificada ou lisada, em contraste com as exotoxinas que são proteínas ativamente exportadas.

Qual parte do LPS é responsável por sua toxicidade?

A âncora lipídica A é o princípio endotóxico; é a porção reconhecida pelo complexo TLR4-MD2 do hospedeiro e o gatilho da resposta inflamatória.